Små fejl i diamanter holder hemmeligheden bag dannelsen af de første kontinenter.
I en ny undersøgelse brugte forskere indeslutninger - ufuldkommenheder, der er tilbageholdt af juvelerer men værdifulde for forskere - til at spore diamantdannelse. De fandt, at sulfidmineralerne inde i indeslutningerne sidst var på overfladen af planeten for 2,5 milliarder år siden, før stigningen af ilt i atmosfæren.
Resultaterne afslører kontinenternes historie og mantel, hvor diamanterne dannes, sagde studieleder Karen Smit, forskningsvidenskab ved det nonprofit gemologiske institut i Amerika. Diamanterne i undersøgelsen, der findes i Vestafrika, indikerer, at de gamle kontinent i den region dannet ved subduktion, en proces, hvor den ene skorpel skubber ind under den anden.
"Vi kan spore gennem 2,5 milliarder år med jordhistorie bare gennem denne ene sulfidindeslutning," fortalte Smit til Live Science.
Inde i en diamant
Diamanter dannes dybt i mantlen. De fleste, sagde Smit, danner ca. 200 kilometer dybde, og nogle former endnu dybere, omkring 250 til 435 miles nede (400 til 700 km). Det dybeste hul nogensinde, Kola Superdeep Borehole i Rusland, trængte kun 12 km (12 km). Diamanter bringes derefter relativt hurtigt til overfladen via dybe vulkanudbrud.
Smit og hendes kolleger undersøgte nitrogenet i diamanter fra Zimmi-regionen i Sierra Leone, da de bemærkede, at prikkestørrelse indeslutninger af sulfider i diamanterne viste tegn på at have eksisteret i mantlen, før diamanterne dannedes, hvilket betyder, at de var fanget i krystalliseringen diamanter og bæres op til overfladen med dem. De begyndte at undersøge isotoperne af svovl inden for indeslutningerne. Isotoper er variationer af atomer med forskellige antallet af neutroner i deres kerner.
Hvad de fandt afslørede, at indeslutningerne faktisk var meget gamle. Oxygen afskærmer svovlet mod visse reaktioner med ultraviolet lys, så forskere kan fortælle, om svovl der dannes i et iltrigt eller iltfrit miljø. Disse isotoper dannet i atmosfæren, før der var meget ilt i atmosfæren, for omkring 2,5 milliarder år siden, sagde Smit. Diamanterne i sig selv er meget yngre end det og dannede for omkring 650 millioner år siden.
En historie med kontinenter
Forskerne undersøgte derefter lignende indeslutninger i diamanter fra Canadas Ekati-mine. Disse indeslutninger er 3,5 milliarder år gamle og har ikke de samme isotopsignaler som de vestafrikanske diamanter. Kontrasten fortæller en historie om, hvordan kontinenterne dannede sig, sagde Smit. Tidligt dannede kontinenter sandsynligvis en smeltet mantel, der ozede opad i form af basalt, svarende til hvordan Island eller Hawaii dannes i dag. Mineralerne i denne skorpe dannede sig i mantelen og ikke i kontakt med atmosfæren.
Senere i Jordens historie blev dog subduktion vigtig for dannelse af stabile kontinenter. Den ene skorpe ville slibes under den anden; tættere materiale ville synke, og mindre tæt materiale ville stige til at danne kontinentale skorpe. Sådan ville svovl i de vestafrikanske diamanter være kommet dybt under overfladen, sagde Smit.
Den mest stabile, langvarige skorpe er fastgjort til dele af mantelen kaldet "køl", så de er navngivne, fordi de stabiliserer skorpen, ligesom en køl stabiliserer et skib. Flere undersøgelser af inklusionsrige diamanter kunne hjælpe med at forklare, hvordan og hvorfor disse køl dannes, sagde Smit. Indtil videre er der kun fire lokationer rundt om i verden, inklusive Vestafrika og Canada, med diamanter, der indeholder både sulfidindeslutninger og mineraler, der er anvendt til at datere diamanternes dannelse. Flere placeringer ville hjælpe med at spore Jordens historie mere detaljeret, sagde Smit, men disse undersøgelser er udfordrende, fordi diamanterne ødelægges i analyseprocessen.
"Vi har brug for diamanter," sagde Smit, "til at ødelægge for videnskab."
